biogenne emisie CAMS a MEGAN (pocitany Jurom) pre 2017

CAMS MAPY

CAMS pocital globalne biogenne emisie pre viacero rokov odkaz a odkaz2. My sme vystrihli oblast pre Slovensko. Vysledky su v $kg/m^2 s$.

CAMS graf totalnych emisii.

Kedze su vysledky su v $𝑘𝑔/𝑚^2𝑠$ na prepocitanie v tonach treba pouzit faktor: 49 034 066 178$\times$24$\times$365$\times$60$\times$60/(1000$\times$12), kde prve je pocet stvorcovych metrov SR, potom nasleduje pocet sekund v roku predelene 1000 (kg na tony) a 12 pocet mesiacov (to sme tu uz zaratali scitanim mesacnych suborov)

Megan mapy

Juro spravil vypocet modelom MEGAN odkaz na clanok o Megan, vysledky su hodinove data v $mol/s$, aby sme ich mali v tonach, treba ich vynasobit faktorom 3600$\times$M/1000 000, kde 3600 je pocet sekund za hodinu, M je molova hmotnost v g/mol a faktor 1000 000 je za prevod z gramov na tony.

Latky v Megan, Juro skontroluj ci som to dobre priradil, hlavne tie s otaznikmi som dal len tak najblizsie k CMAQ modelu'

ISOP (isoprene), mol. hmot.: 68.1, emisie: 216367 ton
TERP (monoterpenes), mol. hmot.: 136.2, emisie: 49378 ton
PAR (carbon-carbon single bond), mol. hmot.: 72.1, emisie: 72863 ton
XYL (xylene ???), mol. hmot.: 106.2, emisie: 617 ton
OLE (terminal alkene bond), mol. hmot.: 42.1, emisie: 6651 ton
NR (organic nitrate ???), mol. hmot.: 119.1, emisie: 66902 ton
MEOH (methanol), mol. hmot.: 32.0, emisie: 80062 ton
CH4 (methane), mol. hmot.: 16, emisie: 48 ton
NO (nitric oxide), mol. hmot.: 30.0, emisie: 1871 ton
ALD2 (acetaldehyde), mol. hmot.: 44.0, emisie: 8750 ton
ETOH (ethanol), mol. hmot.: 46.1, emisie: 8766 ton
FORM (formaldehyde), mol. hmot.: 30.0, emisie: 2218 ton
ALDX (aldehydes with 3 or more carbons), mol. hmot.: 58.1, emisie: 2610 ton
TOL (toluene and other monoalkyl aromatics), mol. hmot.: 92.1, emisie: 1242 ton
IOLE (internal alkene bond), mol. hmot.: 56.1, emisie: 3530 ton
CO (carbon monoxide), mol. hmot.: 28.0, emisie: 50680 ton
ETHA (ethane), mol. hmot.: 30.1, emisie: 96 ton
ETH (ethene), mol. hmot.: 28.0, emisie: 13716 ton

porovnanie CAMS a Jurov Megan

Ked si vykreslime rocne emisie prostrednictovom grafov pre CAMS a Megan mame rozne nazvy latok a cisiel, vysledky su v kilotonach:

Model CAMS dava pre vsetky biogenne emisie na Slovensku hodnotu dokopy (v kilotonach)
13377
Jurajov Megan dava pre vsetky biogenne emisie na Slovensku hodnotu dokopy (v kilotonach)
586
CAMS/MEGAN
22.8

priradenie CAMS MEGAN

############## ethene ###############
CAMS (v kilotonach) :437
Megan (v kilotonach):14
CAMS/MEGAN:31.8
############## sum of other monoterpene species ###############
CAMS (v kilotonach) :924
Megan (v kilotonach):49
CAMS/MEGAN:18.7
############## toluene ###############
CAMS (v kilotonach) :23
Megan (v kilotonach):1
CAMS/MEGAN:18.2
############## ethane ###############
CAMS (v kilotonach) :6
Megan (v kilotonach):0
CAMS/MEGAN:64.9
############## formaldehyde ###############
CAMS (v kilotonach) :59
Megan (v kilotonach):2
CAMS/MEGAN:26.8
############## isoprene ###############
CAMS (v kilotonach) :4156
Megan (v kilotonach):216
CAMS/MEGAN:19.2
############## sum of other aldehydes ###############
CAMS (v kilotonach) :49
Megan (v kilotonach):3
CAMS/MEGAN:18.7
############## methane ###############
CAMS (v kilotonach) :3
Megan (v kilotonach):0
CAMS/MEGAN:65.1
############## ethanol ###############
CAMS (v kilotonach) :238
Megan (v kilotonach):9
CAMS/MEGAN:27.1
############## acetaldehyde ###############
CAMS (v kilotonach) :238
Megan (v kilotonach):9
CAMS/MEGAN:27.2
############## carbon_monoxide ###############
CAMS (v kilotonach) :1254
Megan (v kilotonach):51
CAMS/MEGAN:24.7
############## methanol ###############
CAMS (v kilotonach) :3463
Megan (v kilotonach):80
CAMS/MEGAN:43.3
##############################################################
Suma emisii, ktore su len v CAMS a nie v MEGAN (v kilotonach):2526
['acetic_acid', 'hydrogen_cyanide', 'acetone', 'propane', 'sum of sesquiterpene species', 'sum of other ketones', 'sum of alkenes > C4', 'formic_acid', 'propene', 'sum of alpha-pinene and beta-pinene']
##############################################################
Suma emisii, ktore su len v Megan a nie v CAMS (v kilotonach):152
['PAR:carbon-carbon single bond', 'XYL:xylene ???', 'OLE:terminal alkene bond', 'NR:organic nitrate ???', 'NO:nitric oxide', 'IOLE:internal alkene bond']

Biogénne emisie v modeli CMAQ

Model CMAQ počíta emisie pomocou BEIS3 modelu, co je alternativa k MEGAN

princíp je nasledovný:

na základe land use dát podľa klasifikácie beld4 sa vypočítajú priemerné ročné zimné a letné emisie pre nasledovné látky:

ISOP    Isoprene
MBO     2-methyl-3-buten-2-ol
METH    Methanol
ETHE    Ethene
PROPE   Propene
ETHO    Ethanol
ACET    Acetone
HEXA    Hexanal
HEXE    Hexenol
HEXY    Hexenylacetate
FORM    Formaldehyde
ACTAL   Acetaldehyde
BUTE    Butene
ETHA    Ethane
FORAC   Formic acid
ACTAC   Acetic acid
BUTO    Butenone (aka methyl vinyl ketone)
CO  Carbon monoxide
ORVOC   Other reactive VOCs
NO  Nitric oxide
LAI     Leaf area indices
SESQT   Sesquiterpene
MONO    Monoterpenes
APIN    Alpha-pinene
BPIN    Beta-pinene
D3CAR   Delta-3-carene
DLIM    D-limonene
CAMPH   Camphene
MYRC    Myrcene
ATERP   Alpha-terpinene
BPHE    Beta-phellandrene
SABI    Sabinene
PCYM    P-cymene
OCIM    Ocimene
ATHU    Alpha-thujene
TRPO    Terpinolene
GTERP   Gamma-terpinene

Pričom priradenie je definované v BFAC súbore. Používajú sa nasledovné land use dáta podľa metodiky beld4:

['NLCD_11' 'NLCD_12' 'NLCD_21' 'NLCD_22' 'NLCD_23' 'NLCD_24' 'NLCD_31'
 'NLCD_32' 'NLCD_41' 'NLCD_42' 'NLCD_43' 'NLCD_51' 'NLCD_52' 'NLCD_71'
 'NLCD_72' 'NLCD_73' 'NLCD_74' 'NLCD_75' 'NLCD_81' 'NLCD_82' 'NLCD_90'
 'NLCD_91' 'NLCD_92' 'NLCD_93' 'NLCD_94' 'NLCD_95' 'NLCD_96' 'NLCD_97'
 'NLCD_98' 'NLCD_99' 'MODIS_0' 'MODIS_1' 'MODIS_2' 'MODIS_3' 'MODIS_4'
 'MODIS_5' 'MODIS_6' 'MODIS_7' 'MODIS_8' 'MODIS_9' 'MODIS_10' 'MODIS_11'
 'MODIS_12' 'MODIS_13' 'MODIS_14' 'MODIS_15' 'MODIS_16' 'MODIS_17'
 'MODIS_254' 'MODIS_255' 'Hay' 'Hay_ir' 'Alfalfa' 'Alfalfa_ir'
 'Other_Grass' 'Other_Grass_ir' 'Barley' 'Barley_ir' 'BeansEdible'
 'BeansEdible_ir' 'CornGrain' 'CornGrain_ir' 'CornSilage' 'CornSilage_ir'
 'Cotton' 'Cotton_ir' 'Oats' 'Oats_ir' 'Peanuts' 'Peanuts_ir' 'Potatoes'
 'Potatoes_ir' 'Rice' 'Rice_ir' 'Rye' 'Rye_ir' 'SorghumGrain'
 'SorghumGrain_ir' 'SorghumSilage' 'SorghumSilage_ir' 'Soybeans'
 'Soybeans_ir' 'Wheat_Spring' 'Wheat_Spring_ir' 'Wheat_Winter'
 'Wheat_Winter_ir' 'Other_Crop' 'Other_Crop_ir' 'Canola' 'Canola_ir'
 'Beans' 'Beans_ir' 'Acacia' 'Ailanthus' 'Alder' 'Apple' 'Ash' 'Basswood'
 'Beech' 'Birch' 'Bumelia_gum' 'Cajeput' 'Califor-laurel'
 'Cascara-buckthor' 'Castanea' 'Catalpa' 'Cedar_chamaecyp' 'Cedar_thuja'
 'Chestnut_buckeye' 'Chinaberry' 'Cypress_cupress' 'Cypress_taxodium'
 'Dogwood' 'Douglas_fir' 'East_hophornbean' 'Elder' 'Elm' 'Eucalyptus'
 'Fir_balsam' 'Fir_CA_red' 'Fir_corkbark' 'Fir_fraser' 'Fir_grand'
 'Fir_noble' 'Fir_Pacf_silver' 'Fir_SantaLucia' 'Fir_Shasta_red' 'Fir_spp'
 'Fir_subalpine' 'Fir_white' 'Gleditsia_locust' 'Hackberry' 'Hawthorn'
 'Hemlock' 'Hickory' 'Holly_American' 'Hornbeam' 'Incense_cedar' 'Juniper'
 'KY_coffeetree' 'Larch' 'Loblolly_bay' 'Madrone' 'Magnolia' 'Mahogany'
 'Maple_bigleaf' 'Maple_bigtooth' 'Maple_black' 'Maple_boxelder'
 'Maple_FL' 'Maple_mtn' 'Maple_Norway' 'Maple_red' 'Maple_RkyMtn'
 'Maple_silver' 'Maple_spp' 'Maple_striped' 'Maple_sugar' 'Mesquite'
 'Misc-hardwoods' 'Mixed_conifer_sp' 'Mountain_ash' 'Mulberry' 'Nyssa'
 'Oak_AZ_white' 'Oak_bear' 'Oak_black' 'Oak_blackjack' 'Oak_blue'
 'Oak_bluejack' 'Oak_bur' 'Oak_CA_black' 'Oak_CA_live' 'Oak_CA_white'
 'Oak_canyon_live' 'Oak_chestnut' 'Oak_chinkapin' 'Oak_delta_post'
 'Oak_Durand' 'Oak_Emery' 'Oak_Engelmann' 'Oak_evergreen_sp' 'Oak_Gambel'
 'Oak_interio_live' 'Oak_laurel' 'Oak_live' 'Oak_Mexicanblue'
 'Oak_Northrn_pin' 'Oak_Northrn_red' 'Oak_nuttall' 'Oak_OR_white'
 'Oak_overcup' 'Oak_pin' 'Oak_post' 'Oak_scarlet' 'Oak_scrub'
 'Oak_shingle' 'Oak_Shumrd_red' 'Oak_silverleaf' 'Oak_Southrn_red'
 'Oak_spp' 'Oak_swamp_cnut' 'Oak_swamp_red' 'Oak_swamp_white' 'Oak_turkey'
 'Oak_water' 'Oak_white' 'Oak_willow' 'Osage-orange' 'Paulownia' 'Pawpaw'
 'Persimmon' 'Pine_Apache' 'Pine_Austrian' 'Pine_AZ' 'Pine_Bishop'
 'Pine_blackjack' 'Pine_brstlcone' 'Pine_chihuahua' 'Pine_Coulter'
 'Pine_digger' 'Pine_Ewhite' 'Pine_foxtail' 'Pine_jack' 'Pine_Jeffrey'
 'Pine_knobcone' 'Pine_limber' 'Pine_loblolly' 'Pine_lodgepole'
 'Pine_longleaf' 'Pine_Monterey' 'Pine_pinyon' 'Pine_pinyon_brdr'
 'Pine_pinyon_cmn' 'Pine_pitch' 'Pine_pond' 'Pine_ponderosa' 'Pine_red'
 'Pine_sand' 'Pine_scotch' 'Pine_shortleaf' 'Pine_slash' 'Pine_spruce'
 'Pine_sugar' 'Pine_Swwhite' 'Pine_tablemtn' 'Pine_VA' 'Pine_Washoe'
 'Pine_whitebark' 'Pine_Wwhite' 'Pine_yellow' 'Populus' 'Prunus' 'Redbay'
 'Robinia_locust' 'Sassafras' 'Sequoia' 'Serviceberry' 'Silverbell'
 'Smoketree' 'Soapberry_westrn' 'Sourwood' 'Sparkleberry' 'Spruce_black'
 'Spruce_blue' 'Spruce_Brewer' 'Spruce_Englemann' 'Spruce_Norway'
 'Spruce_red' 'Spruce_Sitka' 'Spruce_spp' 'Spruce_white' 'Sweetgum'
 'Sycamore' 'Tallowtree-chins' 'Tamarix' 'Tanoak' 'Torreya'
 'Tung-oil-tree' 'Unknown_tree' 'Walnut' 'Water-elm' 'Willow'
 'Yellow_poplar' 'Yellowwood' 'Yucca_Mojave' 'MODIS_Res1' 'MODIS_Res2'
 'MODIS_Res3']

CMAQ dostane konkrétne takéto polia ročných emisií a leaf area indexov:

['AVG_ISOPS', 'AVG_ISOPW', 'LAI_ISOPS', 'LAI_ISOPW', 'AVG_MBOS', 'AVG_MBOW', 'LAI_MBOS', 'LAI_MBOW', 'AVG_METHS', 'AVG_METHW', 'LAI_METHS', 'LAI_METHW', 'AVG_APINS', 'AVG_APINW', 'AVG_BPINS', 'AVG_BPINW', 'AVG_D3CARS', 'AVG_D3CARW', 'AVG_DLIMS', 'AVG_DLIMW', 'AVG_CAMPHS', 'AVG_CAMPHW', 'AVG_MYRCS', 'AVG_MYRCW', 'AVG_ATERPS', 'AVG_ATERPW', 'AVG_BPHES', 'AVG_BPHEW', 'AVG_SABIS', 'AVG_SABIW', 'AVG_PCYMS', 'AVG_PCYMW', 'AVG_OCIMS', 'AVG_OCIMW', 'AVG_ATHUS', 'AVG_ATHUW', 'AVG_TRPOS', 'AVG_TRPOW', 'AVG_GTERPS', 'AVG_GTERPW', 'AVG_ETHES', 'AVG_ETHEW', 'AVG_PROPES', 'AVG_PROPEW', 'AVG_ETHOS', 'AVG_ETHOW', 'AVG_ACETS', 'AVG_ACETW', 'AVG_HEXAS', 'AVG_HEXAW', 'AVG_HEXES', 'AVG_HEXEW', 'AVG_HEXYS', 'AVG_HEXYW', 'AVG_FORMS', 'AVG_FORMW', 'AVG_ACTALS', 'AVG_ACTALW', 'AVG_BUTES', 'AVG_BUTEW', 'AVG_ETHAS', 'AVG_ETHAW', 'AVG_FORACS', 'AVG_FORACW', 'AVG_ACTACS', 'AVG_ACTACW', 'AVG_BUTOS', 'AVG_BUTOW', 'AVG_COS', 'AVG_COW', 'AVG_ORVOCS', 'AVG_ORVOCW', 'AVG_SESQTS', 'AVG_SESQTW', 'AVG_NOAG_GROW', 'AVG_NOAG_NONGROW', 'AVG_NONONAG']

Kde AVG, oznacuje priemerné ročné emisné toky v gC za h, S a W na konci letné resp zimné emisie, LAI je LEAF area index pre danu latku, NOAG_GROW je NO z polnoh. pocas sezony, 'NOAG_NONGROW' je NO z polnoh. mimo sezony rastu, NONONAG je NO bez polnohospodarstva .

CMAQ si pomocou tohto súboru vypočíta hodinové emisie 22 latok na základe meteorologických podmienok, konečné biogénne emisie modelu CMAQv5.3.1 teda sú (tu je tabulka názvov mólových hmotností ):

['ISOP',
 'OLE',
 'PAR',
 'MEOH',
 'APIN',
 'TERP',
 'ETH',
 'ETOH',
 'ACET',
 'ALDX',
 'IOLE',
 'FORM',
 'FORM_PRIMARY',
 'ALD2',
 'ALD2_PRIMARY',
 'ETHA',
 'FACD',
 'AACD',
 'KET',
 'CO',
 'SESQ',
 'NO']

Konkrétny výpočet pomocou Modis dát

teraz si teda ukážme ako sme zatiaľ postupovali: Vlado pripravil MODIS vrstvy, takze namiesto celej skaly BELD4 mame len modis vrstvy, tu sú:

Z nich sme si vypočítali vstupný súbor (fejk normbais.f program) pre CMAQ:

selected None or unknown modif, returning: gridcro
modif options: gridcro, mcip, gridbdy, griddotd, griddotu, griddotv

konečný výsledok modelu CMAQ pre 2.január

Porovnanie MEGAN A CMAQ-BEIS

Porovnavanie Megan/BEIS emisii sa venovali v clanku tu

MEGAN ma tieto latky, ktore má aj CMAQ/BEIS:

Látky v MEGAN, ktoré sa nachádzajú aj v modeli CMAQ
ISOP
TERP
PAR
OLE
MEOH
NO
ALD2
ETOH
FORM
ALDX
IOLE
CO
ETHA
ETH
Látky v MEGAN, ktoré nie sú v modeli CMAQ
XYL
NR
CH4
NH3
TOL
GDAY
Látky v CMAQ, ktoré nie sú v modeli MEGAN
APIN
ACET
FORM_PRIMARY
ALD2_PRIMARY
FACD
AACD
KET
SESQ

porovnanie CMAQ vs MEGAN pre 2. januar

  ISOP MEG/CMAQ: 4.9248366355896
  TERP MEG/CMAQ: 1.512495756149292
  PAR MEG/CMAQ: 6.969971656799316
  OLE MEG/CMAQ: 1.986375093460083
  MEOH MEG/CMAQ: 198.82443237304688
  NO MEG/CMAQ: 0.07141541689634323
  ALD2 MEG/CMAQ: 0.47264450788497925
  ETOH MEG/CMAQ: 0.1999262571334839
  FORM MEG/CMAQ: 0.113425113260746
  ALDX MEG/CMAQ: 1.7776907682418823
  IOLE MEG/CMAQ: 0.13038596510887146
  CO MEG/CMAQ: 0.16376829147338867
  ETHA MEG/CMAQ: 0.15056242048740387
  ETH MEG/CMAQ: 1.2698047161102295

Co treba spravit

  1. Treba porozmyslat, preco je taky velky rozdiel medzi CAMS a MEGAN datami, ci som sa niekde nepomylil, najma v konverznych faktoroch.
  2. Treba sa zamysliet trocha nad kategorizaciou latok v biogennych emisiach, Preco CAMS data a MEGAN (pocitane Jurom) vystupy maju rozne latky, ked je to v podstate z toho isteho modelu?
  3. Ake su najdolezitejsie biogenne emisie a zamerat sa na ne. Zatail sa zda, podla oboch modelov aj CAMS aj MEGAN, ze najdolezitejsie su Izopreny, Metanol, CO,monoterpeny a ethen. CAMS este dava vyznamne alfa a beta pineny a aceton, tieto latky MEGAN nemal, zatial co MEGAN mal este vyznamne NR (nevieme presne co to je) a PAR (carbon-carbon single bound, tiez nechapem ze aka je toho definicia)
  4. Ak by sme chceli urobit porovnavacku, tak by sa bolo dobre pozriet na model BEIS v CMAQ, a dat mu asi lepsie inputy ako len MODIS data, pozriet sa, ktore z toho mnozstva landusov su dolezite, a ktore su aj dostupne.
  5. Porovnat biogenne emisie voci antropogennym, ci su vobec pre niektore latky vyznamne
  6. Citlivost vystupnych koncentracii zakladnych latok z modelu CMAQ na vstupnych biogennych emisiach.